Выбор конструкции и расчет параметров защитного заземления

Для электроустановок с эффективно заземленной нейтралью напряжением 110 кВ заземлитель рассчитывается по допустимому напряжению прикосновения (шага).

Площадь подстанции составляет м². Заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4 20 мм и вертикальных электродов длиной = 5 м, диаметром = 12 мм, глубина заложения электродов = 0,7 м. Удельное сопротивление земли составляет Ом/м, = 100 Ом/м. Полное время отключения выключателя = 0,055с. Время действия релейной защиты =0,1 с.

Ток, стекающий с заземлителей подстанции при однофазном КЗ в пределах подстанции, А,

(8.1)

где - ток однофазного КЗ в месте повреждения, А;

– результирующее индуктивное сопротивление нулевой последовательности до места КЗ, Ом;

– сопротивлении нулевой последовательности трансформаторов, Ом, можно принять =34,7, .

Ток, стекающий с заземлителей подстанции при внешнем однофазном КЗ, А

(8.2)

В дальнейших расчетах принимается большее значение =2465 А.

Расчёт заземлителей производится по допустимому напряжению шага.

Время отключения короткого замыкания , с, определяется по выражению

(8.3)

Согласно [8] допустимое напряжение прикосновения при составляет 445 В. Коэффициент прикосновения, , определяется по формуле

(8.4)

где функция, принимаемая для отношения равной 0,75 [8];

длина вертикального электрода, м;

длина горизонтального электрода, м;

расстояние между вертикальными электродами, м;

коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека и сопротивлению растекания тока от ступеней,

(8.5)

сопротивление тела человека, Ом.

Напряжение на заземлителе при однофазном коротком замыкании , В,

(8.6)

Данное значение меньше допустимого, равного 10 кВ.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства , Ом,

(8.7)

Действительный план заземляющего устройства преобразуется в расчетную модель со стороной действительный план и расчётная модель заземления подстанции представлены на рисунке 5.1.

Рисунок 8.1 – Действительный план а) и расчётная модель б) заземления подстанции

Число ячеек на стороне квадрата

(8.8)

Принимается m = 4.

Длина полос в расчетной модели , м,

(8.9)

Длина стороны ячейки , м,

(8.10)

Число вертикальных заземлителей по периметру контура при = k» 1:

(8.11)

Общая длина вертикальных заземлителей , м,

(8.12)

.

Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов , м,

(8.13)

.

Коэффициент А

(8.14)

Эквивалентное удельное сопротивление двухслойной земли , Ом/м,

(8.15)

где показатель степени, рассчитываемый по формуле,

(8.16)

Общее сопротивление сложного заземлителя , Ом,

(8.17)

Напряжение прикосновения, В,

(8.18)

Что больше допустимого значения 400 В.

Необходимо принять меры для снижения . Применяется подсыпка слоем гравия толщиной 0,2 м в рабочих местах. Подсыпка гравием не влияет на растекание тока с заземляющего устройства, так как глубина заложения заземлителей 0,7 м больше толщины слоя гравия, поэтому соотношение и величина М остаются неизменными.

Удельное сопротивление верхнего слоя в этом случае _.=3000 Ом·м, тогда

,

.

< 10000 В.

Напряжение прикосновения, В

что меньше допустимого значения 400 В.

Из расчета видно, что подсыпка гравием обеспечивает снижение напряжения прикосновения.

8.2. Расчёт молниезащиты

Для защиты подстанции от прямых попаданий молнии устанавливаются два стержневых молниеотвода, один из которых находится на анкерной опоре отходящей линии электропередачи. Наиболее высокая точка подстанции расположена на высоте 7 м (ОРУ).

Активная высота молниеотвода , м, определяется по выражению

(8.19)

где высота молниеотвода, 30 м.

.

Зона защиты , м, одного молниеотвода

(8.20)

где для м.

.

Наибольшая высота зоны защиты , м,

(8.21)

где расстояние между молниеотводами, м, а = 52,8.

.

Ширина зоны защиты , м, на уровнях

(8.22)

.

Как видно из рисунка 5.2, защищаемый объект находится внутри зоны защиты.

Рисунок 8.2 – Зона защиты стержневых молниеотводов

Дата добавления: 2015-08-17